单片机课程设计电子秤

单片机课程设计电子秤设计电子秤的设计摘要本系统采用单片机AT89S52为控制核心，实现电子秤的基本控制功能。系统的硬件部分包括最小系统板，数据采集、人机交互界面三大部分。最小系统部分主要是扩展了外部数据存储器，数据采集部分由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。人机界面部分为键盘输入，12864点阵式液晶显示，可以直观的显示中文，使用方便。软件部分应用单片机C语言实现了本设计的全部控制功能，包括基本的称重功能，和发挥部分的显示购物清单的功能，可以设置日期和重新设定10种商品的单价，具有超重报警功能，由于系统资源丰富，还可以方便的扩展其应用关键词压力传感器单片机A/D转换器LED显示器第一部分：方案论证与比较一、控制器部分本系统基于51系列单片机来实现，因为系统需要大量的控制液晶显示和键盘。不宜采用大规模可编程逻辑器件：CPLD、FPGA来实现。另外系统没有其它高标准的要求，我们最终选择了AT89S52通用的比较普通单片机来实现系统设计。内部带有8KB的程序存储器，在外面扩展了32K数据存储器，以满足系统要求。二、数据采集部分（1）、传感器题目没有要求具体的称重范围，我们选择最大量值为20千克。我们选择的是L-PSIII型传感器，量程20Kg，精度为，满量程时误差0.002Kg。可以满足系统的精度要求。其原理如下图所示。称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆线等组成，内部线路采用惠更斯电桥，当弹性体承受载荷产生变形时，输出信号电压可由下式给出：先（灭2预丰）、前级放大献器部凑分斯阁压力传感器输纷出的电压信号慨为毫伏级，所唤以对运算放大姑器要求很高。里具体方案：徐高精度低漂移励运算放大器构华成差动放大器乡。惩翅差动放大器具宅有高输入阻抗纳，增益高的特狸点，可以利用菜普通运愤放蔬(忙舅如叼OP07)甜雕做成一个差动筐放大器蛛。泉川电卵阻须R1条字、概R2馋室电端容扣C1炮醒、竟C2拔耳、钩C3匠散、飞C4景约用于滤除前级安的噪声筒，琴C1座哗、推C2刷炸为普通小电容酷，可以滤除高士频干扰暮，仙C3雷辈、芹C4粘肯为大的电解电公容，主要用于即滤除低频噪声尽。床丝优点：输入级压加入射随放大哄器，增大了输市入阻抗，中间吧级为差动放大坝电路，滑动变犹阻序器净R6布放可以调节输出货零点，最后一祝级可以用于微瓣调放大倍数，扶使输出满足满朱量程要求。输类出级为反向放宽大器，所以输额出电阻不是很由大，比较符合蛙应用要求傻。慧晃缺点：此电路普要行求菠R3抛嘉、佣R4充举相等，误差将体会影响输出精帜度，难度较大宏。实际测量，御每一级运放都党会引入较大噪辫声。对精度影戴响较大锣。肤酿（档3姑皆）济、液A/D缴雕转换迷器血茎由上面对传感貌器量程和精度屑的分析可知霞：观A/D怜揭转换器误差应筑在洲旬以针下引隶12勿莫位予A/D钩策精度扮：愤沟10Kg留/4096=磁2.44g妙14侦辰位肌A/D亲挪精度匠：单此10Kg贼/16384纯=泉0.61g榨考虑到其他部巾分所带来的干阅扰刷,12暑饶位时A/D衬梯无法满足系统负精度要求诉。贝符所以我们需要村选碎择再1劫4距位或者精度更喇高嚷的界A/羡D佛。零付具体方案利双积分轰型凯A/捆D临转换器：如闲：坡ICL713袄5乐、弹ICL710岂9津。扒丸双积分脆型弄A/苍D屑转换器精度高港，但速度较川慢述(帝如慢：润ICL713拔5)墙,检具有精确的差态分输入，输入铃阻抗高（大港于陶休），可自动调充零，超量程信怎号，全部输出锄于此TT革L拳电平兼容垂。与评双积分葛型精A/清D摔转换器具有很兵强的抗干扰能声力。对正负对被称的工频干扰研信号积分为零滑，所以考对迁50H握Z记的工频干扰抑车制能力较强，狭对高于工频干舍扰（例如噪声美电压）已有良弟好的滤波作用泪。只要干扰电裕压的平均值为妙零，对输出就渣不产生影响。违尤其对本系统惯，缓慢变化的谢压力信号，很匪容易受到工频至信号的影响。员故而采用双积返分套型宏A/液D挠转换器可大大怖降低对滤波电刃路的要求幻。盗亿作为电子秤，裹系统驳对榨A档D铺的转换速度要婚求并不高，精众度夏上课1陆4糟位姥的果A备D盘足以满足要求医。另外双积分真型缸A/掩D切转换器较强的祥抗干扰能力，塌和精确的差分钱输入，低廉的伟价格。综合的厨分析其优点和巷缺点，我们最资终选择捡了肺ICL713惠5卸具体方案、颗双积分盾型暗A/斜D敲转换器：如愁：崖ICL713开5认、久ICL710订9迎。丸双积分坝型叛A/蚁D途转换器精度高婚，但速度较悄慢蝇(诉如连：红ICL713粉5)锯,法具有精确的差晶分输入，输入幼阻抗高（大蹦于殖命），可自动调股零，超量程信亲号，全部输出洋于繁TT叼L嘴电平兼容年。丘娱双积分眉型艘A/么D差转换器具有很搁强的抗干扰能骄力。对正负对复称的工频干扰首信号积分为零茂，所以焰对灌50H寿Z浆的工频干扰抑疫制能力较强，汪对高于工频干士扰（例如噪声附电压）已有良花好的滤波作用漏。只要干扰电习压的平均值为希零，对输出就新不产生影响。臭尤其对本系统泳，缓慢变化的期压力信号，很膀容易受到工频保信号的影响。港故而采用双积贿分甲型立A/婆D蜓转换器可大大发降低对滤波电道路的要求弦。胞废作为电子秤，吧系统乒对滴A枪D归的转换速度要惊求并不高，精龟度惜上殊1咽4纷位夹的食A跃D糟足以满足要求索。另外双积分树型固A/碍D内转换器较强的怨抗干扰能力，闻和精确的差分纷输入，低廉的晚价格。综合的答分析其优点和冻缺点，我们最拉终选择械了供ICL713论5童三、人机交互烈界卖面悔显示输出：孕虽龟然丢ZLG72堤89界阶具有控制数码捡管显示的功能届，但考虑到本徒题目要求中文晒显示，数码管寻无法满足，只步能考虑用带有馋中文字库的液食晶显示器。由堡于可以分页显棍示，无需太大蹄屏幕，我们选冈择了点阵兆式残128×喷64骨掏型拘LCD筒是—彩OCM4X糕8C洗盏。皱第二部分：具越体实现方阀案欣象一、硬件组成枯：马乒（一）、硬件修结构框图如下课：棋严（刻闪二）、各部分温硬件电路实腿现奏(1侄)膝、基忌于嘉AT89S5灶2趴的主控电路你图璃陷主控电路钉以拥态89C卡5炎2知为核心扩建展袄32KRA块M愤；单片机使用棋6M铸晶振争，没P完0撞口外接上拉电岸阻，增大了带黄负载能力见；淹A1伍2彩～丘A1择5暴接炊74LS13炊8骡译码器，输出诚作外部片选信侍号怕。企从扩展了几个接蹲口用于其它部首分于单片机的法通司信慧枣（孔腿2便）前端信号处赢理茶行INA12垄6父构成的放大器久及滤波电路滔：胜奶通过调欧节玩功的阻值来改变安放大倍数。微检弱信莫号书Vi厌1溜和是Vi街2江被分别放大后渐从磁INA12鸭6运的携第尸6形脚输出妄。科A/酬D大转换劝器龄ICL713引5矩的输入电压变章化范围暑是系-2棒V蔬～躲+2省V寻，传感器的输氏出电压信号牢在贱0尝～趁20m缴v嗓左右，因此放蠢大器的放大倍内数阀在愚20吊0挨～服30时0街左右，可来将发伪接桂成举帖的滑动变阻器忠。能电由狸于柄ICL71结3喉5贫对高频干扰不匠敏感，所以滤屯波电路主要针威对工频及其低工次谐波引入的仗干扰。因为压四力信号变化十浩分缓慢，所以某滤波电路可以窃把频率做得很柱低似。系窄（货纳3臣）雀A/脖D饮转换荐器斧基准源选用芯疮片菜MC140攀32.5描V罗分压得到摧：陪尺由玩于拿ICL71岩3袖5连内部没有振荡丧器，所以需要律外接。图但淘A/吗D务转换器精度与腿时钟频率的漂想移无关。正向膜积分时浪间潮T赠1当和反向积分时泪间口T英2耀按相同比例增某加并不影响测痛量的结果千。吉ICL713扩5腥的时钟频率典怖型值慕为乘200kH雹z搁最高允许亮为左1200kH挑z追，时钟频率越拖高，转换速度抽越快。每输出溪一亮位煎BC才D值码的时间事为鸦20拥0脸个时钟周期，冲选通脉冲位于辩数据脉冲的中硬部，如果时钟会频率太高，则帆数据的接受程贝序还没有接受逝完毕，数据肢就已经消失了节。考虑到此系酬统频率要求不蹈是太高，且单结片机的工作频歼率也不是很高丰，因此我们取伶时钟频率的典情型值搭：城200kH典z米。由于频率比流较低，对时钟港漂移要求不高撤，我们采用阻绳容方式实现了纸基本的振荡电盈路。如下仇：嫌汽振荡频率约顽为歇160kH怠z序。伴耳此渐外岛ICL71堆3腊5耍外部还需要外矿接积分电阻、锦积分电容，棕但肿A/分D企转换器精度与砖外接的积分电喜阻、积分电容锦的精度无关，浪故可以降低对早元件质量的要裂求。不过积分洽电容和积分电妻容的介质损耗壮会影响秋到狮A/艳D巾转换器的精度合，所以应采用蚀介质损耗较小栏的聚丙乙烯电戏容唤爸ICL713炒5众还需要外接基惰准电源，这是童因为芯片内部坦的基准源一般示容易受到温度隔的影响，而基蹲准电源的变化幅会直接影响转率换精度。所以燃当精度要求较样高时，应采用织外接基准源。宵一般接其典型拉值刮1券V主。哥疤(4)眼用、人机交互界狠面氏LCD台拖显示接口电储路溜.现LCD画胆复位信号通过战反相器接到单键片机底的秒RESET笔岸上，上电或手鄙动复位时将随急单片机同时复霞位。由于复位疾后并行口输出专高电平傍，慢LCD备围处于选中状态细，此咱时并LCD革瓣将输出内部状惩态字，将会影详响数据总线上百的数据传输。呀所以外接一个翅反相器垂。越忧二、软件组成垃：欧肯（一）、流程房图梢石主程序流程如星图所示思：苍怨中断服务程序怕流程图如下衰：津岛（条称2择）、软件说瘦明泊吼由于涉及到大骗量数据的运算匆，程序不宜采窑用汇编语言沫，衬筐C咏语言大大缩短波了开发时间，他且程序可读性盾非常好罩。脉捕程序中慧对橡A矿D要采入的数据进伪行了数字滤波痒，进一步减女小絮A兼D百读入数据的误润差驴。震执728置9沃键盘控制采用驾中断方式，加耐快了程序的执仰行效率。九、设计体会脚单片机课程设腔计结束了，在用设计之初并没哨象想象的那么岛简单，因为平耳时总是学的理扭论，而这次是惰亲手的动手操翁作，虽然说很黎累，但感觉收铁获却特别大。利我现在很欣慰趁，因为我们毕捷竟付出了汗水蜓，索性的是我窑我们也成功了手。也使我更加耐体会到那种不括付出汗水怎会块有果实的快感征。讨同时我也学会禁了很多芯片的轰原理，虽然我旱们只用上几个美芯片，可我们基是从很多很多糊芯片中筛选出学来了，因此对导很多芯片都有培了初步的了解大。像谨89C窜5那1伤等芯片在平常腥学习时并不清精楚它的具体功尚能，也没想到眨他们会与我们蛙的生活联系那修么密切，通过延我们这几天的作课程设计，我登们查资料，仔师细研究它们的霉逻辑功能，用哈途，要求等，悦终于基本完成电了绢我们的秒表设戒计。这激发了笑我们学习专业巧知识的兴趣，碌也增强了我们奶的动手能力。贼但同时，由于胸掌握的知识有铲限，在设计过扫程中我们遇到头一些问题我们皇暂时还没有能脱力去解决。我熟们的数字秒便康与理想中比较事实际的数字秒疾表还有很大的定差距。例如，捆不能使它多次亲记录时间和显嘉示分、时时间储等。因此，我掏们会在以后的翻学习中，尽可阅能地扩大自己脸的知识面，不抢能仅仅只局限殃课本，要更加篮刻苦地努力地瞒去学习专业知烛识，充分利用敞图书馆和网络皆资源，多查多贞学多练，打好件扎实功底，为询以后的更好的奋发展奠定一个宪坚实的基础。萍此次课程设计谁，我们还发现哗，理论上的理阁解，实践中不乘一定能够完全仰正确应用，自太己的动手能力酿还有待一步的挑锻炼提高。同粘时经过这次课董程设计我们也援更懂得了知识逢的重要性，大雀科学家培根说克的一点都不销错映“秋知识就是力便量砌”代，通过对知识想的灵活运用，善再加上恒心、贞毅力、团队协胃作、能够做到欣许多平时连想耻